DE2359258A1

DE2359258A1 - Echtzeitsteuerungsanordnung fuer eine simulationsvorrichtung

Info

Publication number: DE2359258A1
Application number: DE2359258A
Authority: DE
Inventors: Therese Marie Leonie Cagnac; Antoine Jean L Chambet-Falquet; Jean Bernard Michel Liot; Jean Marie Trelut
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1972-11-30
Filing date: 1973-11-28
Publication date: 1974-06-06
Also published as: IT1001917B; CH567765A5; AU6223873A; US3932843A; FR2159150A1; ES420972A1; GB1440510A; BE807888R

Description

9 q h q ? R 8

Pat ent anwalt ^ J J J £ ο υ

Dipl.-Phys. Leo T h u 1
7 Stuttgart 30

J.L.Trelut-J.B.M.Liot-T.M.L.Cagnac-A.J.L.Chambet-Falquet 6-3-2-2 INTERFATIOIiAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Echtzeitsteuerungsanordnung für eine Simulationsvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Echtzeitsteuerungs-* anordnung für eine Simulationsvorrichtung, die die Programmierung von Echtzeitsystemen kontrolliert und testet, wobei das Echtzeitsystem zwei im Lastteilungsverfahren arbeitende Rechner enthält. Die Simulationsvorrichtung enthält einen dritten Rechner, der mit den zwei Rechnern des Echtzeitsystems- verbunden ist und die peripheren Einrichtungen des Echtzeitsystems simuliert, indem er mit den Rechnern des Echtzeitsystems Daten austauscht j die im wirklichen Betrieb zwischen den Rechnern und den peripheren Einrichtungen des Echtzeitsystems ausgetauscht werden.

Simulationsvorrichtungen sind insbesondere von Interesse, wenn sie für den gleichzeitigen Test der hardware und der software eines komplexen Systems, z.B. eines programmgesteuerten, elektronischen Steuersystems, vorgesehen sind. Solche Simulationsvorrichtungen gestatten insbesondere die Verkettung der Elementarprogramme zu testen, die das gespeicherte Programm des Systems bilden. Sie können einerseits gegenseitige Störungen der Elementarprogramme und andererseits bestimmte Fehler aufdecken, die durch seltene Ereigniskombinationen auftreten, die durch andere Testverfahren nicht -nachgebildet werden können.

22.11.1973 ./.

409823/1030

ORiGINAL INSPECTED

2353258

J.L.Trelut 6-2-2-2 - & -

Ein bekanntes Simulationsverfahren benutzt einen einzigen, vielseitigeren -Rechner als für das zu programmierende System erforderlich wäre. Dieser Rechner ist mit den für das System vorgesehenen Programmen und mit einem Simulationsprogramm versehen, wobei der Ablauf der Programme den gewünschten Test erlaubt. Dieses Verfahren erlaubt aber nicht immer, die Programme unter den Echtzeitbedingungen des Systems durchzuführen. Insbesondere ist es schwierig, die gegenseitige Verflechtung der Eingabe-Ausgabe-Instruktionen zu simulieren, die z.B. eine Datenanforderung und eine entsprechende Datenantwort darstellen.

Ein weiteres· Simulationsverfahren bestent darin, einen zusätzlichen Simulationsrechner einzusetzen, der mit den beiden Rechnern des Systems verbunden ist und die "Umgebung" dieser Rechner simuliert, indem er mit ihnen diejenigen Daten austauscht, die die Rechner normalerweise mit ihren peripheren Einrichtungen austauschen. Dieses Verfahren besitzt den Vorteil, den Programmablauf des Systems gut anzunähern und eignet sich besonders für die Simulation von Echtzeitsystemen.

Andererseits sind durch den Einsatz von drei Rechnern Synchronisationsforderungen zu erfüllen, denn es ist wichtig, daß die Folge der Operationen, wobei zumindest zwei Rechner beteiligt sind, eingehalten wird, wie z.B. Eingabe- und Ausgabeoperationen. Es ist auch wichtig, die wirkliche Dauer der Operationen zu kennen.

Pur einen leichteren Test und bessere Programmierung ist es wünschenswert, eine Operationsfolge Schritt für Schritt durchzuführen, wobei die Echtzeitbedingungen "aufrechterhalten werden müssen. Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Forderungen zu erfüllen. Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß folgende Bestandteile vorhanden sind:

409823/1030

J.L.Trelut 6-2-2-2 ' - «9* -

- ein Taktgeber zur Synchronisation der Zeitbasis der drei Rechner und verschiedener Zähler,

- ein Echtzeitzähler, der einerseits die Programmverarbeitungszeit der Rechner des Echtzeitsystems mißt und andererseits diese Programmverarbeitungszeit durch ein periodisches · Unterbrechungssignal (MILIN) in gleiche Abschnitte aufteilt,

- ein Verzögerungszähler, der nach einer Unterbrechung nach einer Arbeitsperiode der beiden Rechner die Wiederanschaltung des zuletzt unterbrochenen Rechners um diejenige Zeitspanne verzögert, die zwischen der Unterbrechung des zuerst und des zuletzt unterbrochenen Rechners verstrichen ist,

- je ein Wartezähler für einen Rechner, der nach einer Unterbrechung infolge eines Dateneingabe- oder -ausgabebefehls des ihm zugeordneten Rechners an die vom Simulationsrechner simulierten peripheren Einrichtungen die Wiederanschaltung des ihm zugeordneten Rechners um diejenige Zeitspanne verzögert, die die angeforderte periphere Einrichtung benötigen würde, um auf den Dateneingabe- oder -ausgabebefehl zu reagieren»

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nun anhand von Figuren erläutert« Es zeigen:

Figo 1a ein Blockschaltbild eines im Echtzeitverfahren arbeitenden Systems^

Fig. 1ΐ> ein Blockschaltbild einer S imul at ions einrichtung zum Programmtest des in Fig» 1a dargestellten Systems;

Fig» 2a und 2bs Zeitdiagramme entsprechend dem Auftreten von Ereignissen im System und in der Simulationseinrichtung \

Fig» 3 eine genauere Darstellung der Simulationsanordnung, insbesondere der darin benutzten Zeitsteuerungsanordnung.

409 8 2 3/1030

J.L.Trelut 6-2-2-2 ^ -«Φ -

Das grundsätzliche Blockschaltbild in Fig. 1 dient zur Definition der Hauptbestandteile eines mit gespeicherten Programmen versehenen Steuersystems (das in Echtzeit verwendet werden kann). Das Steuersystem enthält üblicherweise zwei Rechner 1A und 1B und einen Verbindungsteil 2, um zwischen den im Lastteilungsverfahren arbeitenden Rechnern 1A und 1B einen Informationsaustausch zu ermöglichen. Die Rechner 1A und 1B sind über eine Zwischenschaltung 3 mit peripheren Einrichtungen verbunden, wodurch Befehle und Daten übertragen werden können. Außerdem ist jedem der Rechner 1A und 1B eine individuelle periphere Einrichtung 5A bzw. 5B zugeordnet, die zur manuellen Dateneingabe- und -ausgabe dienen. Die peripheren Einrichtungen 4 enthalten z.B. Abtasteinrichtungen, die peripheren Einrichtungen 5A und 5B enthalten Drucker, Magnetbänder oder Lochkarten und Trommeln.

Das Blockschaltbild in Fig. 1b dient nun zur Definition der Simulationseinrichtung zum Programmtest des in Fig. 1a dargestellten Systems. Die Rechner 1A und 1B und ihr Yerbindungsteil 2 sind wiederum dargestellt. Im Gegensatz zur Fig. 1 sind aber die peripheren Einrichtungen 4 und 5 durch einen Simulationsrechner 6 ersetzt, der mit den Rechnern 1A und 1B über eine Simulationseinrichtung 7 verbunden ist, die die Verbindung zwischen den peripheren Einrichtungen 4 und 5 und den Rechnern 1A und 1B simuliert. Der Simulationsrechner besitzt eine individuelle Einrichtung 50, die einerseits sur Dateneingabe und andererseits zur Resultatsauslieferung dient. Die Simulationseinrichtung 7 führt demnach einen Datenaustausch zwischen den Rechnern 1A und 13 und dem Simulationsrechner 6 durch. Zu diesem Zweck verfügt die Simulationseinrichtung 7 über eine Zeitsteuerungsanordnang 11 zur Synchronisation des Datenaustausches und Speichereinrichtungen 13 zur zeitweisen Speicherung von ausgetauschten Daten.

409823/1030

J.L.Trelut 6-2-2-2 -. - *T -

In bekannter Weise erlaubt ein Simulationsverfahren die Entwicklung einer Programmierung dadurch, daß eine Folge von Operationen, die im wirklichen Betrieb nahezu kontinuierlich •ablaufen, in Operationsschritte aufgeteilt wird. Diese Aufteilung erlaubt die Überprüfung jedes einzelnen Schrittes dahin, ob das Resultat dieses Schrittes mit den vom Programmierer erwarteten Bedingungen übereinstimmt. Dieses Resultat ist die Folge von vorhergegangenen Ereignissen. In einem Echtzeitsystem kann möglicherweise die Ereignisfolge nicht im voraus genau bekannt sein, da gewi^sse Ereignisse statistischen Charakter haben und sich anderen Ereignissen, die vorhersehbare Folgen vorausgegangener Ereignisse sind, in · nicht vorherzubestimmender Weise überlagern. Deshalb kann in einem solchen System die Anfangszeit eines statistischen Ereignisses, bestehend aus mehreren bekannten Operationen, normalerweise nicht vorausbestimmt werden. Dies ist nur dann der Fall, wenn die Folgeoperationen bekannt sind und notwendigerweise der Anfangsoperation folgen.

Eine Simulation des Systems, wie sie hier beschrieben wird, eliminiert normalerweise diese externen Zufallsereignisse erstens dadurch, daß sie vom Simulationsrechner 6 im Rahmen des verwendeten Simulationsprogramms simuliert werden, und zweitens dadurch, daß der Zeitpunkt des Auftretens eines bestimmten Ereignisses festgelegt wird, das sonst zu jeder Zeit auftreten kann.

Wenn nämlich ein Ereignis E1 (Fig. 2a) zur Zeit A aufgetreten ist und einerseits von einem unabhängigen Ereignis E2 zur Zeit B und andererseits von einem abhängigen Ereignis E5 zur Zeit G gefolgt wird, und wenn das System zur Zeit D angehalten wird (Fig. 2b), bleibt die Operation insoweit ungeändert, als erstens das Ereignis E2 zur Zeit F auftritt, nämlich nach einem Zeitintervall t1-t3 nach dem Zeitpunkt R der Wiederaufnahme des Betriebs des Systems, und als zweitens

4098 23/1030

J.L.Trelut 6-2-2-2 £ - tr -

das Ereignis E3 zur Zeit G auftritt, nämlich nach einem Zeitintervall t2-t3 nach dem Zeitpunkt R, unabhängig von der Unterbrechungsdauer t4 des Systems.

Die Zeitspanne zwischen dem Ereignis E1 und dem Ereignis E3 entspricht der Zeit t2+t4 und ist ohne Bedeutung für das simulierte System, denn die effektive Zeitspanne zwischen den Ereignissen E1 und E3 bleibt immer t2 wie im wirklichen System, Um die Möglichkeit der Unterbrechung zu berücksichtigen, enthält die Zeitsteuerungsanordnung 11 nach der Erfindung einen EchtZeitzähler 9 (Fig. 3), der die Zeit zählt, die die Sechner 1A und 1B für die Auswertung von Programmen des Echtzeitsystems benötigen. Die erfindungsgemäße Zeitsteuerungsanordnung 11 enthält weiterhin einen Taktgeber 8, der die Zeitbasis der Rechner 1A und 1B und des Echtzeitzählers 9 festlegt. Die Rechner 1A und 1B besitzen Vorrichtungen, um den Echtzeitzähl'er 9 in bestimmten Fällen anzuhalten.

Wird einer der Rechner 1A oder 1B angehalten, wird danach ebenfalls der Echtzeitzähler 9 und der andere Rechner angehalten, wodurch der gesamte Systemzustand zu dieser Zeit bekannt wird.

Ein Rechner kann nur unter bestimmten Bedingungen angehalten werden, vorzugsweise am Ende einer Operationsfolge. Daraus folgt, daß ein bestimmtes, variables Zeitintervall zwischen dem Anhaltezeitpunkt des einen Rechners und dem Anhaltezeitpunkt des zweiten Rechners vergeht. Um korrekte Echtzeitbedingungen aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, dieses Zeitintervall, die Verzögerungszeit des einen Rechners gegenüber dem anderen, zu berücksichtigen. Dazu dient ein ¥erzögerungszähler 10, der vom Taktgeber 8 gesteuert wird.

Der erste der angehaltenen Rechner hält den Echtzeitzähler 9 an und startet den Verzögerungszähler 10, der seinerseits

409823/1030

J.L.Trelut 6-2-2-2 - J? -

nach dem Anhalten des zweiten Rechners von diesem wieder angehalten wird. Wenn das System weiterläuft, werden der Verzögerungszähler 10 und der zuerst angehaltene Rechner gleichzeitig wieder angeschaltet, und nach Ablauf der Verzögerungszeit nimmt der zuletzt angehaltene Rechner die Arbeit wieder auf. .

Die Rechner U und 1B werden auch zu Zwecken des Datenaustausches mit ihren peripheren Einrichtungen angehalten,-deshalb wird entsprechend der Simulationsrechner 6 angehalten.

Um eine korrekte Synchronisation des Datenaustausches zwischen den Rechnern des Systems zu gewährleisten, wird die Zeitbasis des Simulationsrechners 6 ebenfalls vom Taktgeber bestimmt. Um Irrtümer in der Datenübertragung zwischen den Rechnern 1A' und 1B und dem Simulationsrechner 6 auszuschließen, arbeiten die Rechner 1A und 1B und der Simulationsrechner niemals gleichzeitig. Der alternierende Betrieb der Rechner wird nach der Erfindung von der Zeitsteuerungsanordnung 11 gesteuert.

Der Simulationsrechner 6 arbeitet normalerweise nicht im Echtzeitverfahren« Seine Aufgabe· ist es, Eingabe- und Ausgabe-' operationen mit Daten auszuführen, die er von Programmierern und peripheren Einrichtungen lz»B„ Drucker 12) erhält bzw. an diese abgibt» Es ist deshalb notwendige daß der Simulationsrechner 6 die von ihm bearbeiteten Daten datieren kann. Zu diesem Zweck überträgt der Echt Zeitzähler 9 zyklisch einen Anhaltebefehl an die ß-echner 1A und 1B, wodurch gleichzeitig der Simulationsrechner 6 angeschaltet wird₀ Die Betriebsdauer des Simulationsrechners 6 hängt dabei von der zu erledigenden Arbeit ab« Bei jeder Unterbrechung erfährt der Simulations rechner 6 den Grund der Echtzeitunterbrechung und kann, wenn notwendig, von den jeweiligen Daten der Rechner 1A und 1B an ihrem jeweiligen AnhalteZeitpunkt Kenntnis erhalten; diese Daten sind in der Speichereinrichtung 13 abgespeichert. /

409823/1030

J.L.Trelut 6-2-2-2

Die Speicheranordnung 13 enthält im einzelnen ein Register 13A zum zeitweisen Speichern von Steuerdaten, die zwischen dem Rechner 1A und der Zeitsteuerungsanordnung 11 ausgetauscht werden. Register 13B und 13C haben die gleiche Funktion bezüglich des Rechners 1B und des Simulationsrechners 6. Zwei Register 13AC und 13BC speichern Daten, die zwischen den Rechnern 1A und 1B und dem Simulationsrechner 6 ausgetauscht werden; diese Daten entsprechen den Daten,- die im wirklichen System zwischen den peripheren Einrichtungen und den Rechnern 1A und 1B ausgetauscht werden.

Die Speicheranordnung 13 ist mit den Rechnern 1A und 1B durch Verbindungsleitungen {"bus") verbunden, die im wirklichen System die Rechner 1A und 1B mit ihren peripheren Einrichtungen verbinden. Der Simulationsrechner 6 benutzt ähnliche Verbindungsleitungen. Die Zeitsteuerungsanordnung 11 ist mit den drei Rechnern über die Register 13A, 13B und 13C sowie über weitere, nicht dargestellte Leitungen verbunden.

Es soll noch erwähnt werden, daß entsprechend den benutzten Daten die Speicheranordnung 13 z.B. mit Flip-Flop-Schaltungen oder Verstärkern schaltungstechnisch realisiert ist. Im wirklichen System gelangt einer der Rechner 1A oder 1B in einen Wartezustand, nachdem er Befehle zur Dateneingabe oder -ausgabe an seine peripheren Einrichtungen gegeben hat. Dieser Wartezustand entspricht der Tatsache, daß eine bestimmte Antwortzeit erforderlich ist, bis die peripheren Einrichtungen auf diese Befehle reagiert haben. Bei der erfindungsgemäßen Simulationseinrichtung wird einer der Rechner 1A oder 1B, oder beide, in den Wartezustand versetzt,' wenn er solche Befehle erteilt hat, und gleichfalls wird der andere Rechner angehalten, so daß der Simulationsrechner 6 nunmehr in der Lage ist, die mit den Eingabe-Ausgabebefehlen verbundenen Daten zu prüfen und entsprechende Antworten zur Verfügung zu stellen, die denjenigen Antworten entsprechen, die die

A09823/1030

J.L.Trelut 6-2-2-2 fe

Rechner im wirklichen System von ihren peripheren Einrichtungen bekommen würden. Wenn die Antwortdaten zur Verfügung stehen, muß ihre.Übertragung soweit verzögert werden, daß die Verzögerungszeit der Antwortzeit der simulierten peripheren Einrichtung entspricht. Zu diesem Zweck enthält die Zeitsteuerungsanordnung 11 für jeden der Sechner 1A und 1B einen Wartezähler 14A bzw. 14B. Ein Wartezähler wird angeschaltet, wenn sein zugeordneter Rechner in den Wartezustand gelangt, wird vom Taktgeber 8 gesteuert und erhält vom Simulationsrechner 6 einen bestimmten Zahlenwert, der der Antwortzeit der simulierten peripheren Einrichtung entspricht. Wenn der · Echtzeitzähler 9 vom Simulationsrechner 6 nach einer Unterbrechung wieder angeschaltet wird, zählt der entsprechende Wartezähler rückwärts; der zugeordnete Hechner bleibt dabei solange· im Wartezustand, bis der Wartezähler seinen countdown beendet hat. Oa zwei Rechner 1A und 1B benutzt werden und mehrere Unterbrechungsarten möglich sind, enthält die ZeitSteuerungsanordnung 11 entsprechende logische Schaltglieder, die den verschiedenen Zählern zugeordnet sind, wodurch die Anordnung auf die verschiedenen Unterbrechungsarten entsprechend reagieren kann. Im folgenden werden die oben kurz beschriebenen Unterbrechungsarten und die vorgesehenen logischen Schaltglieder anhand der Pig. 3 näher beschrieben.

Die erste Unterbrechungsart resultiert aus dem vom Echtzeitzähler 9 periodisch zu bestimmten Echtzeiten ausgesandten Unterbrechungsbefehl. Dieser Unterbrechungsbefehl besteht aus einem binären Stopsignal MILIN, wenn der Echtzeitzähler 9 eine bestimmte Echtzeitspanne gemessen hat, z.B. eine Millisekunde. Das Stopsignal MILIN wird daraufhin im Register 13C, das dem Simulationsrechner 6 zugeordnet ist, abgespeichert, und veranlaßt weiter die Aussendung eines Stopbefehls SBS am Ende einer Operationsfolge zu jedem der lechner 1A und 1B über eine logische Schaltung 15» wodurch d'iese Rechner angehalten werden. Die zwei Stopbefehle ASBS und BSBS werden über

409823/1030

J.L.Trelut 6-2-2-2 - «W -

die Speichereinrichtung 13 und entsprechende Leitungen zu den Rechnern 1A bzw. 1B übertragen. Der erste der Rechner 1A oder 1B, der angehalten wird, überträgt ein Binärsignal CPUH an die Zeitsteuerungsschaltung 11. Unter der Annahme, der ■Rechner 1A ist zuerst angehalten worden, wird das Stopsignal AGPUH zuerst empfangen und auf einen Eingang einer Sammelschaltung 16 gegeben, die über die Register 13A und 13B mit den Rechnern 1A und 1B verbunden ist. Das Signal ACPUH markiert einen ersten Ausgang der Sammelschaltung 16, der ein gepulstes Binärsignal AH abgibt, das über eine ODER-Schaltung 17 den Echtzeitzähler 9 anhält, und einen zweiten Ausgang, der ein Binärsignal ARDC abgibt, das den Verzögerungszähler 10 anschaltet. Das Binärsignal AH gelangt außerdem zu einer monostabilen Schaltung 21, die den Simulationsrechner 6 unterbricht, indem sie ein Unterbrechungssignal SINTO überträgt.

Das Signal ARDC gelangt über eine NAND-Schaltung 18 zum Triggereingang des Verzögerungszählers 10, der daraufhin die Taktimpulse des Taktgebers 8 zählt.

Wird der zweite Rechner 1B angehalten, wird das entsprechende Stopsignal BCPUH erzeugt, wodurch ein Signal BRDC an die FAND-Schaltung 18 gelangt, deren Eingänge nun- beide aktiviert sind; dadurch wird der Verzögerungszähler 10 angehalten, der demnach die Zeitspanne zwischen der Abschaltung des Rechners 1B und der Abschaltung des Rechners 1A gemessen hat. Wenn der Simulationsrechner 6 das Unterbrechungssignal SINTO erhalten hat, liest er das Register 130, das ihn mit der Zeitsteuerungsanordnung 11 verbindet und erfährt die Art der Unterbrechung; denn die im Register 13C gespeicherte Information MILIN zeigt ihm an, daß der periodisch wiederkehrende Unterbrechungsbefehl des -EchtzeitZählers 9 Anlaß der Unterbrechung ist. Nach dem Lesen der Information MILIN und gegebenenfalls nach der Ausführung anderer Operationen, wie z.B. des Auslesens von Informationen in den Registern

409823/ 1030

J.L.Trelut 6-2-2-2

13AG und 13BC, die zwischen den Rechnern und den peripheren ^l Einrichtungen auszutauschende Daten enthalten, überträgt der Simulationsrechner 6 Startbefehle in Form von Signalen CIRQ und DEM an eine Synchronisationsschaltung 19, die daraufhin drei Binärsignale TO, 11, TN erzeugt. Diese Signale " sind untereinander zeitlich verschoben, damit sie die,betroffenen Zähler gleichzeitig starten können. Dabei müssen die räumlichen Positionen der entsprechenden Einrichtungen berücksichtigt werden. Das Signal TN gelangt zum Anschalt-Eingang des Echtzeitzählers 9, worauf dieser wieder mit der Echtzeitzählung beginnt. Das Signal TO gelangt zum countdown-Eingang des Verzögerungszählers 10, worauf dieser die gemessene Zeitspanne zwischen dem Abschalten des Rechners 1B und dem Abschalten des Rechners 1A rückwärts abzählt. Das Signal T1 gelangt zum Eingang einer ersten Reaktivierungsschaltung 20, in der die Reihenfolge der Abschaltung der Rechner 1A und 1B gespeichert ist (durch die Signale AH und BH). Die erste Reaktivierungsschaltung 20 überträgt dann ■ einen Startbefehl AST an den (im Beispiel) zuerst angehaltenen Rechner 1A, der daraufhin seine Arbeit wieder aufnimmt. Am Ende des count-down des Verzögerungszählers 10 übermittelt dieser ein Signal TZ an die erste Reaktivierungsschaltung 20, Daraufhin überträgt diese Schaltung einen Startbefehl BST an den zuletzt angehaltenen Rechner 1B, der dann ebenfalls seine Arbeit wieder aufnimmt.

Die zweite Unterbrechungsart tritt auf, wenn ein RechneriA oder 1B einen Einschreib- oder Auslesebefehl an eine periphere Einrichtung, d.h. im Simulationsfall an den Simulationsrechner 6, schickt.

In diesem Pail überträgt der betroffene Rechner, z.B. 1A, gleichzeitig einen Befehl (z.B. Adresse der betroffenen peripheren Einrichtung, zu übermittelnde Daten und Steuerbits) und ein begleitendes Binärsignal AIRQ, das den Befehl bestätigt. Der Befehl gelangt in das Register 13AC und das Signal AIRQ in das Register 13C, um zur Zeitsteuerungsanord-

409823/1030

J.L.Trelut 6-2-2-2 '

nung 11 übertragen zu werden und damit den V/artezustand des Rechners 1A anzuzeigen. Das Signal AIRQ aktiviert einen ersten Ausgang der 8ammelschaltung 16, der ein gepulstes Binärsignal AR abgibt und einen zweiten Ausgang, der ein konstantes Binärsignal ARDC abgibt. Das Signal AR gelangt über die ODER-Schaltung 17 zum EchtZeitzähler 9 und an die Schaltungen 15 und 21. Dadurch hält der Echtzeitzähler 9 an, ein Stopsignal BSBS wird zum noch arbeitenden Rechner 1B und das Signal SINTO wird zum Simulationsrechner 6 übertragen. Das Signal ARDC gelangt über die HAND-Schaltung 18 zum Verzögerungszähler 10 und schaltet diesen an. Wie bei der ersten Unterbrechungsart wird der Rechner 1B angehalten und überträgt ein Signal BCPUH über das Register 13B. Dadurch wird das Signal BRCD erzeugt und der Verzögerungszähler 10 angehalten, der so wiederum die Zeitspanne zwischen den Abschaltzeitpunkten der Rechner 1A und 1£ gemessen hat. Der Simulationsrechner 6 liest nun die Daten aus dem Register 13AC aus, nachdem er durch ein im Register 13C gespeichertes Signal AIN (entsprechend MILIN) davon unterrichtet wurde, daß die Unterbrechung auf einen Auslese-Einschreibbefehl eines Rechners 1A oder 1B zurückgeht. (Das Signal AIN ist aus Gründen der Einfachheit in Pig. 3 nicht aufgeführt). Falls die entsprechende Auslese-Einschreiboperation eine Datenübertragung zu einer peripheren Einrichtung ist, 'wie als Beispiel angenommen wird, liest der Simulationsrechner 6, wie schon erwähnt, die Daten aus dem Register 13AC aus und muß nun entsprechende Antwort-Daten IARQ an den betroffenen Rechner 1A abgeben. Falls die Auslese-Einschreiboperation eine Datenanforderung an eine periphere Einrichtung ist, liest der Simulationsrechner 6 die Anforderungsdaten aus dem Register 13AC oder 13BC aus und übermittelt dann die angeforderten Daten und die Antwortdaten IARQ zur Bestätigung der angeforderten Daten. In jedem Pail werden die Antwortdaten IARQ und, falls vorhanden, die angeforderten Daten, erst nach einer Wartezeit übertragen, die der Verzögerungszeit der

409823/1030

J.L.Trelut 6-2-2-2 *λ -^T-

simulierten peripheren' Einrichtungen entspricht. Der Simulationsrechner 6 überträgt danach Befehle CIRQ und DEM an die Synchronisationsschaltung 19, die (wie oben) die Signale TO, T1, TN zeitlich versetzt abgibt. Das Signal TN startet wieder den Echtzeitzähler 9 und das Signal TO veranlaßt den count-down des Verzögerungszählers 10. Die Signale TI und TN liegen an einer zweiten Reaktivierungsschaltung 22 an, in der die Unterbrechungsbefehle der Rechner 1A und 1B gespeichert sind, die durch Signale AR bzw. BR dargestellt werden. Die zweite Reaktivierungsschaltung 22 hat in diesem Beispiel das Signal AR empfangen und gibt ein Signal ADC ab, durch das der Y/arte zähler · 14A seinen count-down beginnt. Wenn er* damit fertig ist, gibt er ein Signal AIARQ an den Rechner 1A. dieses Signal bestätigt die Daten im Register 13AC und steuert die Anschaltung' des Rechners 1A, der noch im Wartezustand ist. Im Beispiel sind die in den Registern 13AC und 13BC enthaltenen Daten entweder eine Antwort auf einen Übertragungsbefehl an die simulierten peripheren Einrichtungen oder Antwort und Antwortdaten aufgrund eines Anforderungsbefehles eines Rechners.

Nach Erhalt des Signals TN beginnt der Verzögerungszähler 10 ebenfalls seinen count-down und überträgt danach ein Signal TZ an die erste Reaktivierungsschaltung 20, die einen Befehl BST zum Rechner 1B schickt, worauf dieser weiterarbeitet. Es soll darauf hingewiesen werden, daß bei diese-r Unterbrechungsart die Startbefehle der Rechner 1A und 1B lediglich von den Anfangswerten des count-down im Verzögerungszähler (Start für 1B) und im Wartezähler HA (Start fürIA) abhängen, diese Anfangswerte sind voneinander unabhängig, dementsprechend werden die beiden Rechner unabhängig voneinander wieder gestartet.

Eine dritte Unterbrechungsart tritt auf, wenn die beiden Rechner 1A und 1B praktisch gleichzeitig in die Wartestellung' gelangen, so daß jeder Rechner einen Eingabe-Ausgabe-Befehl erteilen kann.

409823/1030 ^m/'

' J.L.Trelut 6-2-2-2 m^ - 1* -

Der Rechner 1A soll beispielsweise zuerst in die Wartestellung kommen, er liefert Daten AIRQ an die Sammelschaltung 16, die daraufhin die Signale AR und ARDC erzeugt. Das Signal AR hält den Echtzeitzähler 9 an und steuert die Übertragung der' Befehle BSBS und SINTO. Der Befehl BSBS hat auf den Rechner 1B, der inzwischen auch in die Vk'arte stellung gelangt ist und Daten BIRQ abgeliefert hat, keine Auswirkungen. Die Sammelschaltung 16 erzeugt die Signale BR und BRDC, das Signal BRDC hält den Verzögerungszähler 10 an. Der Simulationsrechner 6 liest den Grund der Unterbrechung wiederum im Register 13C, das die Informationen AIN (Rechner A in Wartestellung) und BIN (Rechner B in Wartestellung) sowie eine Information über die Reihenfolge der Rechner 1A und 1B enthält. Nachdem der Simulationsrechner 6 die im Register 13AC vom Rechner 1A abgespeicherten Daten gelesen hat, bereitet er seine Antwortdaten vor, indem er das Register 13AC mit Antwortdaten ve'rsieht und den Wartezähler HA auf diejenige Wartezeit einstellt, die die betroffene simulierte periphere Einrichtung zur Beantwortung der Anforderung des Rechners 1A benötigen würde. Dieser Einstellvorgang des Wartezählers 14A geschieht durch Signale IPD und ATIF. Danach erfolgt der gleiche Vorgang für den Rechner 1B und den Wartezähler 14B, der durch Signale IPD und BTIP eingestellt wird. Danach überträgt der Simulationsrechner 6 die Befehle CIRQ und DEM -an die Synchronisationsschaltung 19, die wiederum die Signale TO, T1, TN erzeugt, die den Echtzeitzähler 9 und den Verzögerungszähler 10 anschalten und an der zweiten Reaktivierungsschaltung 22 anliegen. Die Schaltung 22 hat die Reihenfolge des Auftretens der Wartestellung der beiden Rechner, (zuerst 1A, dann 1B im Beispiel) infolge der Signale AR und BR gespeichert. Dementsprechend sendet die zweite Reaktivierungsschaltung 22 zunächst einen Befehl ADC an den Wartezähler HA, der daraufhin seinen count-down von demjenigen Wert beginnt, der vom Simulationsrechner 6 durch den Wert des Signals IPD festgelegt wurde. Währenddessen führt der Verzögerungszähler 10 seinen count-down durch und erzeugt danach das Signal TZ. Das Signal TZ liegt an der ersten Reaktivierungsschaltung 20,

409823/1030 ·/·

J.L.Trelut 6-2-2-2

wo es keine Auswirkungen hat, und an der zweiten Reaktivierungsschaltung 22 an. Diese gibt daraufhin das Signal DG an den Wartezähler 14B, der seinen count-down beginnt. Wenn einer der Zähler 14A oder HB seinen count-down beendet hat, überträgt er das Signal IARQ an den ihm zugeordneten Rechner 1A oder 1B, worauf, wie oben schon beschrieben, der jeweilige Rechner seine Arbeit wieder aufnimmt.

Eine vierte Unterbrechungsart liegt vor, wenn einer der Rechner 1A oder 1B in die Wartestellung gelangt, während der andere Rechner auf das Signal AIARQ bzw. BIARQ wartet.

Einer der Rechner, z.B. der Rechner 1A, ist in die Wartestellung gelangt (der andere Rechner 1B ist noch in der Wartestellung und wartet auf das Signal BIARQ) und übersendet das Signal AIRQ an die Sammelschaltung 16. Das daraufhin ausgesandte Signal AR hält den Echtzeitzähler 9" an und veranlaßt das Signal SINTO an den Simulationsrechner 6. Das Signal^-AR an der zweiten Reaktivierungsschaltung 22 unterdrückt das Signal BDC, das den Warte zähler .14B veranlaßt hat, seinen count-down durchzufuhren. Wie oben schon erläutert, liest der Simulationsrechner 6 den Grund der Unterbrechung (die Information AIN) im Register 130, liest dann die Daten im Register 13AC, bereitet seine Antwort vor und versorgt .das Register 13AC und den Wartezähler 14A mit den entsprechenden Daten,, Die Synchronisationsschaltung 19 gibt dann die Signale TO₉ T1, TN ab (nach Erhalt der Signale CIRQ und DEM).. Das Signal TN startet wieder den Echtzeitzähler 9, das Signal TO beeinflußt den Verzögerungszähler 10 nicht» Aufgrund des Signals T1 erzeugt di.e zweite Reaktivierungsschaltung 22 das Signal ADC. Das Signal TN veranlaßt über die zweite Reaktivierungsschaltung 22 das Signal BDC zum Y/arteaähler 14B, der unterbrochen wurde (durch das Signal AR) _β Die Zeitspanne zwischen diesen count-down-Zuständen, d.h., zwischen den Signalen T1 und TN ist vorgesehen, um damit der Verzögerung von dem Zeltpunkt der Wartestellung des Rechners

409823/ 1.030 . ^e/*

J.L.Treiut 6-2-2-2 ^ - *β*-

1A und der count-down-Unterbrechung des Wartezählers 14B Rechnung zu tragen. Wie oben erwähnt, nehmen die Rechner in ähnlicher Weise nach dem count-down-Ende ihrer zugeordneten Wartezähler die Arbeit wieder auf.

Eine zusätzliche Ausgestaltung der Zeitsteuerungsanordnung 11 sieht mindestens einen Zusatzzähler 24 vor. Er besitzt die Aufgabe, die .Rechner 1A und 1B zu einer wählbaren Zeit nach einer vorbestimmten Zeit anzuhalten. Der Zusatzzähler 24 wird vom Taktgeber 8 gesteuert und steuert die Schaltung 15 in der gleichen Weise wie der Echtzeitzähler 9 nach dem Ende einer gewissen Echtzeitspanne. Der Zusatzzähler 24 wird durch Signale CTIi¹ vom Simulationsrechner 6 ausgewählt, z.B. bei dem Auftreten der ersten Unterbrechungsart, die vom Echtzeitzähler 9 zu bestimmten Echtzeiten vorgenommen wird. Er wird mit Daten EPD eingestellt, mit dem Echtzeitzähler 9 zusammen gestartet und überträgt nach dem Ende seines count-downs ein Stopsignal MICIN an die Schaltung 15, um die Rechner nach Ablauf ihrer üperationsfolge anzuhalten, und an das Register 13C, um den Unterbrechungsgrund dem Simulationsrechner 6 mitzuteilen. Mit Hilfe des Zusatzzählers 24 ist es möglich, eine genauere Analyse der Operationsabläufe innerhalb der vom Echtzeitzähler 9 festgelegten Intervalle durchzuführen, indem innerhalb eines solchen Intervalls die Hechner angehalten werden können. Sollen die Rechner an mehreren festgelegten Zeitpunkten innerhalb eines Intervalls angehalten werden, sind entsprechend mehr Zusatzzähler 24 erforderlich.

9 Patentansprüche
2 Blatt Zeichnungen

409823/1030

Claims

J.L.Trelut 6-2-2-2 · -

Pat entans prüche

Echtzeitsteuerungsanordnung für eine Simulationsvorrichtung, die die Programmierung von Echtzeitsystemen kontrolliert und testet, wobei das Echtzeitsystem zwei im Lastteilungsverfahren arbeitende Rechner und die Simulationsvorrichtung einen Simulationsrechner enthält, der mit den zwei Rechnern des Echtzeitsystems verbunden ist und die peripheren Einrichtungen des Echtzeitsystems simuliert, indem er mit den Rechnern des Echtzeitsystems Daten austauscht, die im wirklichen Betrieb zwischen den Rechnern und- den peripheren Einrichtungen des Echtzeitsystems ausgetauscht werden, wobei die Echtzeitsteuerungsanordnung in einer Zwischenschaltung angeordnet ist_r über die die Rechner mit dem Simulationsrechner verbunden sind, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile:

einen Taktgeber (8) zur Synchronisation der Zeitbasis der drei Rechner (1A, 1B, 6) und verschiedener Zähler (9, 10, HA, HB, 24),
- einen Echtzeitzähler (9), der einerseits die Programmverarbeitungszeit der Rechner (1A, 1B) des Echtzeitsystems mißt und andererseits diese Programmverarbeitungszeit durch ein periodisches Unterbrechungssignal (MILIN) in gleiche Abschnitte aufteilt,

einen Verzögerungszähler (10), der nach einer Unterbrechung nach einer Arbeitsperiode der beiden Rechner (1A, 1B) die Wiederanschaltung des zuletzt unterbrochenen Rechners um diejenige Zeitspanne verzögert, die zwischen der Unterbrechung des zuerst und des zuletzt unterbrochenen Rechners verstrichen ist,

je einen Wartezähler (14A, HB) für einen Rechner (1A, 1B), der nach einer Unterbrechung infolge eines Dateneingabeoder -ausgabebefehls des ihm zugeordneten Rechners an

22.11.1973 ./.

409823/1030

J.L.Trelut 6-2-2-2 ' - JA~-

die vom Simulationsrechner (6). simulierten peripheren Einrichtungen die Wiederanschaltung des ihm zugeordneten Rechners um diejenige Zeitspanne verzögert, die die angeforderte periphere Einrichtung benötigen würde, um auf den Dateneingabe- oder -ausgabebefehl zu reagieren.

2. Echtzeitsteuerungsanordnung nach Anspruch 1, wobei einer der Rechner des Echtzeitsystems in eine Wartestellung gelangt, wenn er Dateneingabe- oder -ausgabebefehle an die simulierten peripheren Einrichtungen überträgt, und wobei die Simulationsvorrichtung abwechselnd die Rechner des Echtzeitsystems und den Simulationsrechner in ihren Betriebszustand schaltet, gekennzeichnet durch folgende Einrichtungen:

Vorrichtungen zum Anhalten der Rechner (1A, 1B), die einerseits durch das vom Echtzeitzähler (9) erzeugte Unterbrechungssignal (MILIN), andererseits durch den Dateneingabe- oder -ausgabefehl eines Rechners (1A / 1B) aktiviert werden und einen Anhaltebefehl an die/den Rechner (ΙΑ/IB) übermitteln,

- Vorrichtungen (21) für den Simulationsrechner (6), die einerseits durch entsprechende Daten vom zuerst angehaltenen Rechner (ΙΑ/IB), andererseits durch den Dateneingabeoder -ausgabebefehl eines Rechners (ΙΑ/IB) aktiviert werden und die erfolgte Unterbrechung an den Simulationsrechner (6) melden, der jetzt in seinen Betriebszustand kommen soll,

- Reaktivierungsvorrichtungen zur Anschaltung des Echtzeitzählers (9) und ggf. anderer Zähler, wobei diese Reaktivierungsvorrichtungen durch Startdaten des Simulationsrechners (6) aktiviert werden, nachdem eine durch eine Unterbrechung hervorgerufene Operation beendet worden ist.

409823/ 1030

J.L.Trelut 6-2-2-2 -

Echtzeitsteuerungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Anhaltevorrichtungen für den Echtzeit zähler (9), die einerseits durch entsprechende Daten von demjenigen der Rechner (1A, 1B), der zuerst aufgrund eines Unterbrechungssignals angehalten wird und andererseits durch einen Dateneingabe- oder -ausgabebefehl eines der Rechner (TA, 1B) den Echtzeitzähler (9) auf seinem momentanen Zählstand anhalten.

Echtzeitsteuerungsanordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet

Startvorrichtungen für den Verzögerungszähler (1O), die wie die Anhaltevorrichtungen für den Echtzeitzähler (9) aktiviert werden,

Anhaltevorrichtungen für den Verzögerungszähler (10), die durch entsprechende Anhaltedaten oder Wartestellungsdaten von demjenigen Rechner aktiviert werden, der nach dem Start des Verzögerungszählers (10) noch arbeitet, so daß dadurch die Zeitspanne zwischen den jeweiligen Anhaltezeitpunkten der beiden Rechner (1A, 1B) gemessen Wird.

Echtzeitsteuerungsanordnung nach Anspruch 1_s gekennzeichnet durch -

Vorrichtungen zur Auswahl eines Wartezählers (14A, 14B), die durch entsprechende -Daten vom Simulationsrechner (6) aktiviert werden und aus einem Dateneingabe- oder -ausgabebef ehl des dem gewählten Wartezähler (z.B. HA) zugeordneten Rechners (1A) resultieren,

- Vorrichtungen, um dem Zählerstand eines der Wartezähler (14A, 14B) einen Wert zu geben, der derjenigen Zeit entspricht , die die peripheren Einrichtungen benötigen würden, um den Dateneingabe- oder -ausgabebefehl auszuführen, wobei diese Vorrichtungen durch Daten vom Simulationsrechner (6) aktiviert werden, deren Wert den vorzugebenden Wert des Wartezählers (14A, 14B) bestimmen.

4 0 9 8 2 3/1030

J.L.Trelut 6-2-2-2 ' - W-

to

6. Echt zeitSteuerungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktivierungsvorrichtungen eine Synchronisationsschaltung (19) enthalten, deren Ausgangssignale (TO, T1, TN) zeitlich gegeneinander versetzt sind, um bei der Wiederanschaltung der Rechner und der betroffenen Zähler nach einer Unterbrechung Laufzeiteffekte infolge der räumlichen Anordnung und der schaltungstechnischen Bestandteile der Reaktivierungsvorrichtungen zu kompensieren.

7. Echtzeitsteuerungsanordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch folgende weitere -bestandteile der Reaktivierungsvorrichtungen:

- eine erste Reaktivierungsschaltung (20), die bis zum Wiederanschaltsignal die Anhaltedaten eines Rechners (1A, 1B) speichert, um ihm dieses Wiederanschaltsignal zu übertragen, wenn der Verzögerungszähler (TO) seinen countdown von seinem Zählerstand beendet hat oder wenn sie ein entsprechendes Signal von der Synchronisationsschaltung (19) erhalten hat,

- eine zweite Reaktivierungsschaltung (22), die bis zum

Wiederanschaltsignal die Daten eines in Wartestellung befindlichen Rechners (z.B. 1A) speichert, um ihm dieses Wiederanschaltsignal zu übertragen, wenn sein zugeordneter Wartezähler (14A) seinen count-down von dem ihm vom Simulationsrechner (6) zugeteilten Zählerstand beendet hat.

8. Echtzeitsteuerungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Reaktivierungsschaltung (22) mit zwei Ausgängen der Synchronisationsschaltung (19) und mit dem Ausgang des Verzögerungszählers (10) verbunden ist, um dadurch einen Wartezähler (14A, 14B) zu aktivieren, der zu dem Rechner gehört, dessen Daten gespeichert sind, entweder, wenn ein entsprechendes Signal von der Synchronisationsschaltung (19)

409823/1030

J.L.Trelut 6-2-2-2

9*

eintrifft und wenn von diesem Äechner die ersten (möglicherweise einzigen) dieser Daten stammen, oder, wenn der Verzögerungszähler (1O) seinen count-down beendet hat und von
diesem Rechner die letzten der (gleichzeitig gespeicherten) Daten stammen.

9. Echtzeitsteuerungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch mindestens einen Zusatzzähler (24), der bei einer
gewählten Echtzeit einen Unterbrechungsbefehl erzeugt.

409823/1030